שסתומי מימן נוזלי מנקודת מבט תעשייתית

למימן נוזלי יתרונות מסוימים באחסון ותחבורה.בהשוואה למימן, למימן נוזלי (LH2) צפיפות גבוהה יותר ודורש לחץ נמוך יותר לאחסון.עם זאת, מימן צריך להיות -253 מעלות צלזיוס כדי להפוך לנוזל, מה שאומר שזה די קשה.טמפרטורות נמוכות קיצוניות וסיכוני דליקות הופכים את המימן הנוזלי למדיום מסוכן.מסיבה זו, אמצעי בטיחות קפדניים ואמינות גבוהה הם דרישות בלתי מתפשרות בעת תכנון שסתומים עבור היישומים הרלוונטיים.

מאת פדילה חלפאוי, פרדריק בלנק

שסתום Velan (Velan)

יישומים של מימן נוזלי (LH2).

כיום משתמשים במימן נוזלי ומנסים להשתמש בו באירועים מיוחדים שונים.בחלל, הוא יכול לשמש כדלק לשיגור רקטות ויכול גם ליצור גלי הלם במנהרות רוח טרנס-אוניות.מגובה ב"מדע גדול", מימן נוזלי הפך לחומר מפתח במערכות מוליכות, מאיצי חלקיקים ומכשירי היתוך גרעיני.ככל שהרצון של אנשים לפיתוח בר קיימא גדל, מימן נוזלי שימש כדלק על ידי יותר ויותר משאיות וספינות בשנים האחרונות.בתרחישי היישום לעיל, החשיבות של שסתומים ברורה מאוד.הפעולה הבטוחה והאמינה של שסתומים היא חלק בלתי נפרד ממערכת האקולוגית של שרשרת אספקת המימן הנוזלי (ייצור, הובלה, אחסון והפצה).פעולות הקשורות למימן נוזלי הן מאתגרות.עם יותר מ-30 שנות ניסיון מעשי ומומחיות בתחום שסתומים בעלי ביצועים גבוהים עד ל-272 מעלות צלזיוס, ולן מעורבת בפרויקטים חדשניים שונים מזה זמן רב, וברור שניצחה את האתגרים הטכניים של שירות מימן נוזלי עם החוזק שלו.

אתגרים בשלב העיצוב

לחץ, טמפרטורה וריכוז מימן הם כולם גורמים עיקריים שנבחנים בהערכת סיכונים של תכנון שסתומים.על מנת לייעל את ביצועי השסתום, עיצוב ובחירת החומרים משחקים תפקיד מכריע.שסתומים המשמשים ביישומי מימן נוזלי מתמודדים עם אתגרים נוספים, כולל ההשפעות השליליות של מימן על מתכות.בטמפרטורות נמוכות מאוד, חומרי שסתום חייבים לא רק לעמוד בפני התקפת מולקולות מימן (חלק ממנגנוני ההידרדרות הנלווים עדיין מתווכחים באקדמיה), אלא גם לשמור על פעולה תקינה לאורך זמן לאורך מחזור חייהם.במונחים של רמת הפיתוח הטכנולוגית הנוכחית, לתעשייה יש ידע מוגבל על הישימות של חומרים לא מתכתיים ביישומי מימן.בעת בחירת חומר איטום, יש צורך לקחת גורם זה בחשבון.איטום יעיל הוא גם קריטריון ביצועי עיצובי מרכזי.קיים הפרש טמפרטורה של כמעט 300 מעלות צלזיוס בין מימן נוזלי לטמפרטורת הסביבה (טמפרטורת החדר), וכתוצאה מכך שיפוע טמפרטורה.כל רכיב של השסתום יעבור דרגות שונות של התפשטות והתכווצות תרמית.אי התאמה זו עלולה להוביל לדליפה מסוכנת של משטחי איטום קריטיים.אטימות האיטום של גזע השסתום היא גם המוקד של העיצוב.המעבר מקור לחם יוצר זרימת חום.חלקים חמים של אזור חלל מכסה המנוע עלולים לקפוא, מה שעלול לשבש את ביצועי איטום הגבעולים ולהשפיע על תפעול השסתום.בנוסף, הטמפרטורה הנמוכה במיוחד של -253 מעלות צלזיוס גורמת לכך שטכנולוגיית הבידוד הטובה ביותר נדרשת כדי להבטיח שהשסתום יוכל לשמור על מימן נוזלי בטמפרטורה זו תוך מזעור הפסדים הנגרמים על ידי רתיחה.כל עוד יש חום המועבר למימן נוזלי, הוא יתאדה וידלוף.לא רק זה, עיבוי חמצן מתרחש בנקודת השבירה של הבידוד.ברגע שחמצן בא במגע עם מימן או חומר בעירה אחר, הסיכון לשריפה עולה.לכן, בהתחשב בסיכון השריפה שסתומים עלולים לעמוד בפניהם, שסתומים חייבים להיות מתוכננים תוך התחשבות בחומרים חסיני פיצוץ, כמו גם מפעילים עמידים בפני אש, מכשור וכבלים, והכל עם האישורים המחמירים ביותר.זה מבטיח שהשסתום יפעל כשורה במקרה של שריפה.לחץ מוגבר הוא גם סיכון פוטנציאלי שיכול להפוך את השסתומים לבלתי פעילים.אם מימן נוזלי נלכד בחלל גוף השסתום והעברת חום ואיוד מימן נוזלי מתרחשים בו זמנית, הדבר יגרום לעלייה בלחץ.אם יש הפרש לחצים גדול נוצר קוויטציה (קאוויטציה)/רעש.תופעות אלו עלולות להוביל לסיום מוקדם של חיי השירות של השסתום, ואף לסבול מהפסדים אדירים עקב ליקויים בתהליך.ללא קשר לתנאי ההפעלה הספציפיים, אם ניתן לשקול את הגורמים לעיל במלואם וניתן לנקוט באמצעי נגד תואמים בתהליך התכנון, זה יכול להבטיח את הפעולה הבטוחה והאמינה של השסתום.בנוסף, ישנם אתגרים עיצוביים הקשורים לנושאים סביבתיים, כגון דליפה נמלטת.המימן הוא ייחודי: מולקולות קטנות, חסרות צבע, חסרות ריח ונפיצות.מאפיינים אלה קובעים את ההכרח המוחלט של אפס דליפה.

בתחנת הנזילות מימן בחוף המערבי של צפון לאס וגאס,

מהנדסי Wieland Valve מספקים שירותים טכניים

פתרונות שסתומים

ללא קשר לתפקוד ולסוג הספציפיים, שסתומים עבור כל יישומי המימן הנוזלי חייבים לעמוד בדרישות נפוצות מסוימות.דרישות אלה כוללות: החומר של החלק המבני חייב להבטיח שהשלמות המבנית נשמרת בטמפרטורות נמוכות במיוחד;כל החומרים חייבים להיות בעלי תכונות בטיחות אש טבעיות.מאותה סיבה, אלמנטי האיטום והאריזה של שסתומי מימן נוזלי חייבים לעמוד גם בדרישות הבסיסיות שהוזכרו לעיל.נירוסטה אוסטינית היא חומר אידיאלי עבור שסתומי מימן נוזלי.יש לו חוזק השפעה מעולה, איבוד חום מינימלי, והוא יכול לעמוד בשיפוע טמפרטורה גדול.ישנם חומרים נוספים המתאימים גם לתנאי מימן נוזלי, אך מוגבלים לתנאי תהליך ספציפיים.בנוסף לבחירת החומרים, אין להתעלם מפרטי עיצוב מסוימים, כגון הארכת גזע השסתום ושימוש בעמוד אוויר כדי להגן על אריזה האטימה מפני טמפרטורות נמוכות קיצוניות.בנוסף, הרחבה של גזע השסתום יכולה להיות מצוידת בטבעת בידוד כדי למנוע עיבוי.תכנון שסתומים לפי תנאי יישום ספציפיים עוזר לתת פתרונות סבירים יותר לאתגרים טכניים שונים.Vellan מציעה שסתומי פרפר בשני עיצובים שונים: שסתומי פרפר מושב מתכת כפול אקסצנטרי ומשולש אקסצנטרי.לשני העיצובים יש יכולת זרימה דו-כיוונית.על ידי עיצוב צורת הדיסק ומסלול הסיבוב, ניתן להשיג אטימה הדוקה.אין חלל בגוף השסתום שבו אין חומר שיורי.במקרה של שסתום הפרפר הכפול האקסצנטרי Velan, הוא מאמץ את עיצוב סיבוב הדיסק האקסצנטרי, בשילוב עם מערכת האיטום הייחודית VELFLEX, כדי להשיג ביצועי איטום שסתומים מעולים.עיצוב פטנט זה יכול לעמוד אפילו בתנודות טמפרטורה גדולות בשסתום.לדיסק האקסצנטרי המשולש TORQSEAL יש גם מסלול סיבוב שתוכנן במיוחד המסייע להבטיח שמשטח איטום הדיסק נוגע במושב רק ברגע ההגעה למצב השסתום הסגור ואינו נשרט.לכן, מומנט הסגירה של השסתום יכול להניע את הדיסק להשגת ישיבה תואמת, ולייצר אפקט טריז מספיק במצב השסתום הסגור, תוך יצירת מגע אחיד של הדיסק עם כל היקף משטח האיטום של המושב.ההתאמה של מושב השסתום מאפשרת לגוף השסתום ולדיסק פונקציית "התכווננות עצמית", ובכך למנוע התפיסה של הדיסק במהלך תנודות הטמפרטורה.פיר השסתום המחוזק מנירוסטה מסוגל למחזורי פעולה גבוהים ופועל בצורה חלקה בטמפרטורות נמוכות מאוד.העיצוב האקסצנטרי הכפול של VELFLEX מאפשר טיפול בשסתום מקוון במהירות ובקלות.הודות לבית הצד, המושב והדיסק ניתנים לבדיקה או שירות ישירות, ללא צורך בפירוק המפעיל או כלים מיוחדים.

Tianjin Tanggu Water-Seal Valve Co., Ltdתומכים בשסתומי ישיבה גמישים בטכנולוגיה מתקדמת ביותר, כולל ישיבה גמישהשסתום פרפר רקיק, שסתום פרפר לוגי, שסתום פרפר קונצנטרי עם אוגן כפול, שסתום פרפר אקסצנטרי כפול אוגן,מסננת Y, שסתום איזון,שסתום סימון פלטה כפולה של רקיק, וכו.